四脚状氧化锌晶须增强尼龙6复合材料的研究
塑料工业四脚状氧化锌晶须增强尼龙6复合材料的研究田雅娟1杨东梅2陈尔凡1（。沈阳化工学院材料科学与工程系，沈阳110021；2东北大学，沈阳110004）制备了四脚状氧化锌（T-ZnO）晶须增强尼龙6复合材料，详尽地研究了晶须的表面处理。晶须增强尼龙6复合材料的力学性能。耐热性及尺寸稳定性，并用扫描电镜对复合材料的拉伸断口进行了观察。研究表明：用KH-550作为该体系的偶联剂，其加入量以0.5%为宜；T-ZnO晶须的加入可提高尼龙的拉伸强度，增加尺寸稳定性及耐热性。
四脚状氧化锌（T-ZnO）晶须由于具有独特的四脚状三维空间结构、高强度、半导体性质及吸收紫外线等特性。本实验利用自制的T-ZriO晶须来增强尼龙6期望获得综合性能的提高。
1实验部分1.1主要原料尼龙6（PA6）：B3IK德国；T-ZnO晶须：自制；Y氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）：南京曙光化工厂。1.2主要设备仪器双螺杆挤出机：TSE-30，南京瑞华机械电子有限公司；注射机：WG-100，GOSMOS；冷场发射扫描电镜：英国牛津；拉伸试验机：WSM-200数字式试验机，长春市智能仪器设备研究所；热变形试验仪（维卡耐热仪）RW-3，河北省承德市试验机厂；超高值绝缘电阻测试仪：CGZ-1713型，北京市东城区电子仪器三厂。
13四脚状氧化锌晶须的表面处理选用湿法偶联处理T-ZnO晶须。将少量偶联剂倒入盛有丙酮的塑料容器中，待分散均匀后，将晶须放入其中，使晶须被溶液浸没；放置一定时间后，将丙酮蒸发回收，即得到经表面处理的T-ZriO晶须。
1.4T-ZnO晶须增强尼龙6复合材料制备工艺1.5复合材料性能测定晶须―预处理―干燥尼龙6※干燥双螺杆挤出机造粒―注塑―性；按国标GB/T1633―1979测定复合材料的维卡软化点；按国标GB/T2571― 1981测定复合材料的冲击强度；按ASTMD―638测试复合材料拉伸强度。
1.6扫描电子显微镜（SEM）观察复合材料拉伸试样经喷金处理后，在冷场发射扫描电镜上对试样的拉伸断口进行观察。
2结果与讨论2.1偶联剂的选择我们对T-ZriO晶须增强高分子基复合材料中T-ZnO晶须的表面处理作了大量研究（另文发表）。本实验所用基体材料为尼龙6，主链中含有极性较强的酰胺基团，因而选用硅烷类偶联剂较为适宜。
表1硅烷偶联剂对复合材料力学性能的影响u偶联剂无拉伸强度/MPa断裂伸长率/弯曲强度/MPa注：1）晶须质量分数为13%；偶联剂质量为晶须的从表1中数据可见，使用KH-550对晶须表面进行处理效果更佳；此时，复合材料的拉伸强度提高了9%，说明偶联剂在界面起到了良好的偶联效果，中复合材料拉伸断口的扫描电镜照片也说明了这个问题。从可以看出，未经偶联剂处理的晶须在复合材料的断面处有大面积裸露，表面光滑，晶须与树辽宁省科学基金项目（9810301003），化院基金项目19：田雅娟Cni9c7o年生al硕师P从事1学和科研工作11已发表论数篇024-8563.cnki.net脂基体间的界面清晰，表明晶须与基体间界面结合不好；经偶联剂处理的晶须在复合材料的断面处裸露有所减少，表面粗糙，表明部分晶须被基体树脂包覆，晶须与基体间形成了良好的界面层。
2.2偶联剂用量的选择对于不同的聚合物基复合材料体系，获得最佳力学性能所需偶联剂用量是不同的。我们研究了不同偶联剂用量对复合材料力学性能的影响，结果见表2从表2可见，当偶联剂用量为晶须质量的0.5%时，复合材料的强度提高最多。
表2Kfr550用量对复合材料力学性能的影响u拉伸强度/MPa断裂伸长率/弯曲强度/MPa注：1）晶须质量分数为13%. 2.3晶须用量对复合材料力学性能的影响表3T-ZnO晶须U的用量对复合材料力学性能的影响T-ZnO质量分数/%拉伸强度/MPa断裂伸长率/弯曲强度/MPa注：1）T-ZrO晶须经0 5%的KH-550偶联剂处理过。
T-ZnO晶须的质量分数对尼龙6复合材料性能的的增加，复合材料的拉伸强度呈上升趋势，当晶须质量分数为20.3%时，复合材料的拉伸强度呈最大值；用量再增加，拉伸强度有所下降。这是由于晶须过多会发生聚集晶须间的作用力小于基体与晶须间的粘接力，使材料的拉伸强度降低。
2.4晶须用量对尼龙6复合材料耐热性的影响从晶须对复合材料的耐热性的影响可以看出（表4），随着晶须质量分数的增加，材料的维卡软化点升高；表明其耐热性的提高。这是由于T-ZnO晶须的耐热性好，且与尼龙6分子界面间存在着良好的相互作甩所以T-ZnO晶须的耐热性对其复合材料的耐热性作出一定贡献，表现为材料的维卡软化点升高，耐热性提高，进而尺寸稳定性提高。
表4晶须质量分数对复合材料耐热性的影响T-ZnO晶须质量分数/%维卡软化点/°c注：1）晶须用0. >结论硅烷偶联剂处理晶须，会使复合材料力学性能有较大提高，其相对于晶须的最佳质量分数为0.5%.晶须质量分数为20.3%时，复合材料的拉伸强度达最大值，质量分数再增加，拉伸强度会有所下降。
随晶须质量分数的增加，复合材料的耐热性提高，尺寸稳定性提高。
